Дюралюминий это сплав алюминия с оловом алюминия с железом алюминия с медью алюминия с цинком

Содержание
  1. Дюралюминий
  2. Содержание
  3. Названия
  4. Свойства и применение
  5. Свойства и состав дюралюминия, области его применения, температура плавления и другие характеристики
  6. Дюралюминий: особенности
  7. Области применения дюралюминия
  8. Дюраль: состав сплава
  9. Свойства дюралюминия
  10. Применение дюралюминия
  11. Сварка дюралюминия
  12. Преимущества и недостатки
  13. Технологические свойства дюрали
  14. Свойства дюралюминия
  15. Физико-механические
  16. Технологические
  17. Технология сварки дюралюминия аргоном
  18. Подготовка материала
  19. Необходимое оборудование
  20. Дюралюминий: особенности
  21. Области применения дюралюминия
  22. Дюраль: состав сплава
  23. Свойства дюралюминия
  24. Температура плавления и плотность
  25. Технологические свойства дюрали
  26. Технология производства и применение дюраля
  27. Температура плавления и плотность
  28. Основные виды сплавов
  29. Сферы применения
  30. Использование дюралюминия
  31. Нормативная база
  32. Химический состав по ГОСТ 4784–77 и ОСТ 190048–77
  33. Зависимость свойств дюралюминия от степени рекристаллизации
  34. Дюраль: состав сплава

Дюралюминий

Дюралюми́ний — торговая марка одного из первых упрочняемых старением алюминиевых сплавов. Основными легирующими элементами являются медь (4,5 % массы), магний (1,6 %) и марганец (0,7 %). Типовое значение предела текучести составляет 450 МПа, однако зависит от состава и термообработки.

Содержание

Названия

Фирменное название дюра́ль (Dural®) в русском языке стало по преимуществу разговорным и профессионально-жаргонным. Иногда встречаются также старая (основная до 1940-х) форма дуралюми́ний и англизированные варианты дуралюми́н, дюралюми́н, дюралеалюми́ний. Название происходит от немецкого города Дюрен, нем. Düren , где в 1909 году было начато его промышленное производство [1] .

Дюралюминий разработан германским инженером-металлургом Альфредом Вильмом (Alfred Wilm), сотрудником металлургического завода Dürener Metallwerke AG. В 1903 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4 % меди после резкого охлаждения (температура закалки 500 °C), находясь при комнатной температуре в течение 4—5 суток, постепенно становится более твердым и прочным, не теряя при этом пластичности. Дальнейшие эксперименты со сплавами этой системы привели к освоению в 1909 году заводом Dürener Metallwerke сплава дюралюминия. Обнаруженное Вильмом старение алюминиевых сплавов позволило повысить прочность дюралюминия до 350—370 МПа по сравнению с 70—80 МПа у чистого алюминия [2] . Распространённые в Европе (Швейцария и Великобритания) алюминиевые сплавы марок Avional и Hiduminium являются близкими по составу к дюралюминию сплавами других производителей.

Дуралюминами называют сплавы Al-Cu-Mg, в которые дополнительно вводят марганец. Типичным дуралюмином является сплав Д1, однако вследствие сравнительно низких механических свойств производство его заметно сокращается; сплав Д1 для листов и профилей заменяется сплавом Д16.

Свойства и применение

Дюралюминий — основной конструкционный материал в авиации и космонавтике, а также в других сферах с высокими требованиями к весовой отдаче.

Первое применение дюралюминия — изготовление каркаса дирижаблей жёсткой конструкции, с 1911 года — более широкое применение. Состав сплава и термообработка в годы Первой мировой войны были засекречены. Благодаря высокой удельной прочности дюралюминий начиная с 1920-х годов становится важнейшим конструкционным материалом в самолётостроении.

Плотность сплава 2500—2800 кг/м³, температура плавления около 650 °C. Сплав широко применяется в авиастроении, при производстве скоростных поездов (например поездов Синкансэн) и во многих других отраслях машиностроения (так как отличается существенно большей твёрдостью, чем чистый алюминий).

После отжига (нагрева до температуры около 500 °C и охлаждения) становится мягким и гибким (как алюминий). После старения (естественного — при 20 °C — несколько суток, искусственного — при повышенной температуре — несколько часов) становится твёрдым и жёстким.

В настоящее время сплавы алюминий — медь — магний с добавками марганца — известны под общим названием дюралюмины. В их число входят сплавы следующих марок: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1. Дюралюмины упрочняются термообработкой; подвергаются, как правило, закалке и естественному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450—500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150—175 °C) температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения [3] .

Недостаток дюралюминов — низкая коррозионная стойкость, изделия требуют тщательной защиты от коррозии. Листы дюралюминов, как правило, плакируют чистым алюминием.

Источник

Свойства и состав дюралюминия, области его применения, температура плавления и другие характеристики

Дюралюминий: особенности

Само наименование сплава пошло от торговой марки Dural, под которой был начат его выпуск. В русский язык оно пришло в начале двадцатого века и обозначает целую группу сплавов с алюминием в основе. Могут встречаться различные формы, например «дуралюминий» и «дюраль».

Области применения дюралюминия

Формула успеха дюралюминия была проста. Лёгкий вес и прочность нового продукта способствовали его быстрому распространению. Первым большим его применением стали конструкции каркаса дирижабля. Показал он себя отлично, и со временем ему находили место во всё больших отраслях машиностроения.

Авиастроители по достоинству оценили дюраль, и она быстро стала основой самолётостроения, а также в будущем основным конструкционным материалом в производстве космической техники.

Её применяют в производстве поездов. Дюралюминий в наши дни можно встретить даже на кухне в виде многочисленных бытовых предметов. А также активно используется дюралюминиевая фольга, в которой продают кондитерские изделия.

Активно используется сплав и в строительстве. Различные трубы, листы являются частями конструкций зданий.

Используется дюраль и в автомобилестроении, помогая инженерам уменьшить вес машины, улучшая технические показатели автомобиля. Благодаря устойчивости к высоким температурам, её можно использовать и для внутренних механизмов двигателя.

Дюралюминий лучше переносит вибрацию, чем сталь, что позволило применять его в буровых работах.

Можно заметить, что не все сплавы дюралюминия пригодны для сварки. Например, при строительстве самолётов для создания конструкций из деталей дюралюминия используются заклёпки. Они могут делаться из того же сплава дюралюминия, только пригодного для сварочных работ.

Дюраль: состав сплава

С течением времени состав сплава дюрали совершенствовался, появилось множество новых видов, их различия как в составе примесей, так и способе последующей обработки.

  • Al+Cu+Mg. Этот тип называется дюралюмином. В зависимости от концентрации меди и марганца в сплавах меняются и его общие свойства и характеристики. Данный вид не имеет дополнительной защиты от коррозии, потому для его эксплуатации необходимо дополнительное покрытие для защиты от влаги.
  • Al+Mg+Si. Такой тип называется «авиаль». Добавление к алюминию частей магния и кремния повысило коррозионную стойкость сплава. Для получения своих свойств сплав проходит термообработку при температуре около пятисот градусов по Цельсию и охлаждается в воде с температурой двадцать градусов с естественным старением около суток. Такая обработка позволяет эксплуатировать сплав в условиях повышенной влажности и под напряжением.
  • Al+Mg, Al+Mn. Этот сплав имеет название «магналии». При его производстве не используется термическая обработка. Основными его плюсами является повышенная устойчивость к коррозии и хорошая пригодность к сварочным и паяльным работам.

Свойства дюралюминия

Сплав обладает плотностью в пределах 2500 – 2800 кг/м3. Температура плавления дюралюминия составляет около 6500С. Если сплав подвергнуть отжигу, т.е. довести его температуру практически до 5000С, то сплав приобретает мягкость и гибкость, подобную алюминию. После старения, которое может осуществляться естественным (в условиях комнатной температуры на протяжении нескольких суток, как правило около 4-5), или искусственным (в условиях повышенных температур на протяжении нескольких часов) путями, жесткость и твердость сплава значительно увеличивается.

На сегодняшний день сплавы алюминий-медь-магний с добавками марганца называются дюралюмины. К ним относятся следующие марки дюралюминия: Д1, Д16, Д18, Д19, В65, В17, ВАД1. Упрочнение дюралюминов осуществляется путем термообработки, а также подвергаются закалке и естественному и искусственному старениям. Однако, имеют недостаток, который заключается в низкой коррозионной стойкостью. В связи с тем ,что защита от коррозии является достаточно важным свойством, то на дюралюминиевый прокат наносится чистый алюминий, который создает из него лист, имеющий двустороннюю плакировку – альклед.

Применение дюралюминия

Дюралюминий является материалом, из которого изготавливаются каркасы дирижаблей жесткой конструкции. Кроме того, с 1911 года дюралюминий нашел свое широкое применение в других машиностроительных сферах. В период Первой мировой войны состав сплава и термообработки скрывались под грифом «совершенно секретно». А с 1920 года дюралюминий стали применять в самолетостроении. Стоит отметить, что все применяемые алюминиевые сплавы при строительстве самолетов анодируются, покрываются грунтовками, которые специально разработаны для авиации (обычно такие грунтовки имеют желтый или зеленый окрас), а в случае необходимости, покрывают лакокрасочными материалами. Применение в данной отрасли связано с таким свойством сплава, как удельная прочность. Также сплав широко используется в авиастроении, при изготовлении скоростных поездов, и в других машиностроительных сферах. Листовой дюралюминий используется в строительной отрасли, кораблестроении и самолетостроении. Алюминиевый лист изготавливается в несколько этапов – производство, деформирование и обработка. Самым распространенным в применении является лист Д16АТ, для которого характерны высокие показатели прочности конструкции или, как еще называют данное свойство, трещиностойкости.

Сварка дюралюминия

Для ручного дугового сваривания сплава используются электроды со специальным покрытием. Сварку используют при сборке сооружений из алюминиевых сплавов, в том числе и дюралюминия. Толщину сварочного электрода необходимо выбирать в соответствии с толщиной свариваемого металла. При значительной толщине металла могут возникнуть трудности при использовании электродов небольшого сечения.

Как правило, во время сварки используются электроды, имеющие диаметр 4мм. Стоит отметить, что расплавление алюминиевого электрода происходит в два-три раза быстрее, чем стального. По этой причине свариваемый металл должен иметь толщину, которая больше 4мм.

Читайте также:  Олово химия элемент знак

Самым распространенным способом сварочного соединения является сварка дюралюминия стыковым способом сваривания. Алюминий и алюминиевые сплавы обладают значительно большей теплопроводностью в отличие от других металлов. В связи с этим есть существенные отличия в сварке алюминиевых сплавов от сварки стальных металлических конструкций. Во время ручной дуговой сварки дюралюминия шлак не успевает удаляться из раскаленного металла, что является причиной его застывания внутри. Это, в свою очередь, приводит к образованию дефектов в металле сварочного шва.

Перед свариванием дюралюминия свариваемые детали подогреваются до температуры, близкой к 3000С. Если металл имеет большую толщину, то температура подогрева увеличивается до 4000С. Благодаря этому в процессе сварки получается необходимое проплавления при умеренном сварочном токе.

Также обязательным условием успешного процесса сварки дюралюминия является прокаливание электродов для сварки. Обычно электроды прокаливаются при температуре 150 – 2000С в течении получаса.

Сваривание осуществляется постоянным током обратной полярности. Источниками питания являются специальные сварочные выпрямители, имеющие повышенное напряжения холостого хода. Подборка сварочного тока осуществляется на основе диаметра сварочных электродов, а также от толщины металла, который подвергается сварке.

Преимущества и недостатки

Дюралюминий – это сплав на основе алюминия, который, как любой материал, имеет преимущества. Среди них:

  • Высокие показатели статической прочности.
  • Продолжительный срок эксплуатации.
  • Низкая уязвимость к разрушению.
  • Устойчивость ко многим агрессивным средам, механическому, температурному воздействию.
  • Адаптированность к сварным работам (алюминий в чистом виде плохо реагирует на сваривание швов).
  • Многочисленность областей применения.

Есть один существенный недостаток, которым обладает дюралюминий – это подверженность коррозионным поражениям. Все изделия из материала в обязательном порядке плакируют чистым алюминием или покрывают грунтовочными составами, препятствующими появлению ржавчины.

Технологические свойства дюрали

Плакированные листы отличаются высокой коррозионной стойкостью, прессованные изделия, штамповки и поковки — пониженной стойкостью. Прессованные изделия из дюралюминия Д1 и Д16 в закаленном и естественно состаренном состоянии при эксплуатационных нагревах выше 100°С склонны к межкристаллитной коррозии; искусственное старение повышает сопротивление коррозии. Неплакированные детали из дуралюминов следует подвергать анодированию и защищать лакокрасочными покрытиями.

Сплавы хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются плавлением из-за высокой склонности к трещинообразованию. Все дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием (в закаленном и состаренном состоянии) и химическим фрезерованием (размерным травлением). Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии плохая. Высокотемпературная пайка не применяется из-за опасности пережога.

Температура начала ковки Д16, Д16П — 460°C, конца — 380°C.
Дуралюмин широко применяют во всех областях народного хозяйства, особенно в авиации. Сплав Д16 в виде листов и прессованных полуфабрикатов — основной материал для силовых элементов конструкции самолетов (детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны, тяги управления) и других нагруженных конструкций.
Сплав Д19 применяют для тех же деталей, что и сплав Д16, работающих в условиях эксплуатационных нагревов до температуры 200—250°С, а также для изготовления заклепок. Сплав Д1 используют для штамповки лопастей воздушных винтов, а также различных узлов крепления. Сплав ВД17 применяют для изготовления лопаток компрессора двигателей.

Свойства дюралюминия

Отличные свойства дюралюминия делают его пригодным для применения во многих сферах производства, изготовления деталей, изоляции.

Физико-механические

Особенностью дюралюминия является его легкость при повышенной прочности и термоустойчивости. Так, удельный вес этого металла составляет 2,8 г/м³, тогда как у стали этот показатель равен 8 г/м³. Температура плавления дюралюминия — +500°С.

Недостатком сплава является повышенная склонность к коррозии в результате воздействия повышенной температуры или нагрузки.

Технологические

Отличительное свойство дюралюминия представляет легкость его производства. Этот сплав можно сделать даже в бытовых условиях: например, в гараже. Его не нужно нагревать до экстремальных температур. Благодаря несложной технологии изготовления этот металл относительно дешевый.


Процедуру литья дюралюминия можно провести в домашних условиях.

Технология сварки дюралюминия аргоном

Для сварки дюралюминия могут использоваться различные методы. В домашних условиях применяют сварку с помощью электродугового аппарата плавящимися электродами или сварку газовой горелкой. Тогда как в производственных условиях используют полуавтоматы и аргоновую сварку:

  • полуавтоматы, предполагающие подачу проволоки в среде защитных инертных газов (DC MIG);
  • оборудование, работающее с электродами из вольфрама в среде защитного инертного газа аргона (AC TIG).

Рассмотрим технологию сварки дюралюминия на основе метода электродуговой аргоновой сварки. Сварка алюминиевого сплава аргоном позволяет работать с материалами различной толщины, создавая максимально аккуратные швы с хорошей герметичностью. Это делает такую технологию весьма востребованной в процессе ремонта автомобилей, катеров и других емкостей.

Подготовка материала

Перед тем как приступить к работе, необходимо подготовить материал к сварке, так как наличие оксидной пленки на поверхности снижает надежность сварного соединения: пленка обладает высокой температурой плавления и плотностью, что затрудняет образование стабильной электродуги. Для этого необходимо пройти следующие этапы:

  1. Зачистить поверхность заготовки от металла, масел, жира и различных загрязнений. Для снятия верхнего тугоплавкого слоя используются наждачка и металлическая щетка.
  2. После того как зачистка закончена, для закрепления эффекта поверхность очищается ацетоном или растворителем, что позволяет избавиться от остатков элементов, которые могут помешать сварке. Иначе дефрагментированные частички могут остаться внутри шва, что снижает его жесткость.
  3. Обработать кромки для создания шва. Если толщина краев заготовки превысит 4 мм, то углы нужно скосить под 35 градусов.

Стержни необходимо предварительно прогреть до 150 градусов для удаления влаги и просушить.

Начинать сварку нужно не позднее, чем через сутки после очистки, а лучше приступить к ней в течение 3 часов.

Эффективным способом удаления оксидной пленки также является ее катодное распыление, при котором металлы бомбардируются ионами, очищая поверхность. Метод в основном применяется в промышленной сфере.

Необходимое оборудование

Аппарат при процессе настраивается на переменный ток (только так получается добиться нужных результатов). Поэтому при выполнении швов нужно применять сварочный трансформатор либо иной преобразователь тока.

Таким образом, сварка алюминиевых сплавов допускается только на аппаратах, которые поддерживают работу с постоянным и переменным токами.

Помимо того, что сварочное оборудование должно быть инвенторным, в процессе его подбора стоит учесть следующие его характеристики:

  1. Оборудование должно быть удобным для перевозки в автомобиле.
  2. Желательно наличие осциллятора для сварки.
  3. Горелка должна иметь прямой шланг с длиной до 3 метров.

Примерная стоимость инверторных аппаратов постоянного тока на Яндекс.маркет
Успешность сварочного процесса во многом зависит от правильной настройки оборудования. Так, недостаточная подача газа в сварочной зоне приводит к вспениванию металла и горению вольфрамовой проволоки, а чрезмерная продувка, напротив, мешает формированию шва и увеличивает затраты на процесс.

Также сварщикам необходимо избегать образования воронки в конце шва. Она может возникнуть при резком обрыве дуги. Длительное удержание горелки в одной позиции может привести к перегреву и увеличению площади сварочной ванны. Именно поэтому аргонодуговая сварка алюминиевых сплавов нуждается в грамотных дополнительных настройках режима для затухания дуги и постепенного уменьшения силы тока. С учетом указанных особенностей нужно правильно выставить параметры напряжения.

Полярность может быть прямой и обратной. При этом параметры напряжения устанавливаются исходя из толщины материала:

Толщина пластин, мм Сила тока, А Диаметр электрода, мм
1 от 30 до 40 1,6
1,5 от 45 до 60 2,3
2 от 70 до 80 2,3
3 от 90 до 120 3,2

Подачу тока в сварочном этапе можно установить:

  1. Ступенчатого типа.
  2. Восходящим значением по мере ведения шва.
  3. С плавным розжигом.
  4. С постепенным затуханием при завершении горения.

Затем на манометре выставляется расход аргона. В российских моделях устанавливаются значения в диапазоне от 6 до 11 литров, а оптимальный расход нужно подбирать опытным путем. Манометры импортного производства позволяют точно выставить расход.

В настройках сварочного аппарата устанавливается время продувки аргоном как 5 секунд. Это достаточный временной промежуток для застывания ванны и охлаждения электрода.

При сварке алюминия аргоном необходимо правильно выбрать диаметр вольфрамового электрода, который нужно максимально приблизить к толщине сварных частей. Вылет из сопла устанавливается на 3-5 мм для избегания перегревания вольфрама.

Дюралюминий: особенности

Само наименование сплава пошло от торговой марки Dural, под которой был начат его выпуск. В русский язык оно пришло в начале двадцатого века и обозначает целую группу сплавов с алюминием в основе. Могут встречаться различные формы, например «дуралюминий» и «дюраль».

Области применения дюралюминия

Формула успеха дюралюминия была проста. Лёгкий вес и прочность нового продукта способствовали его быстрому распространению. Первым большим его применением стали конструкции каркаса дирижабля. Показал он себя отлично, и со временем ему находили место во всё больших отраслях машиностроения.

Авиастроители по достоинству оценили дюраль, и она быстро стала основой самолётостроения, а также в будущем основным конструкционным материалом в производстве космической техники.

Её применяют в производстве поездов. Дюралюминий в наши дни можно встретить даже на кухне в виде многочисленных бытовых предметов. А также активно используется дюралюминиевая фольга, в которой продают кондитерские изделия.

Читайте также:  Заполните таблицу вещество формула число частиц n масса m молярная масса алюминий олово

Активно используется сплав и в строительстве. Различные трубы, листы являются частями конструкций зданий.

Используется дюраль и в автомобилестроении, помогая инженерам уменьшить вес машины, улучшая технические показатели автомобиля. Благодаря устойчивости к высоким температурам, её можно использовать и для внутренних механизмов двигателя.

Дюралюминий лучше переносит вибрацию, чем сталь, что позволило применять его в буровых работах.

Можно заметить, что не все сплавы дюралюминия пригодны для сварки. Например, при строительстве самолётов для создания конструкций из деталей дюралюминия используются заклёпки. Они могут делаться из того же сплава дюралюминия, только пригодного для сварочных работ.

Дюраль: состав сплава

С течением времени состав сплава дюрали совершенствовался, появилось множество новых видов, их различия как в составе примесей, так и способе последующей обработки.

  • Al+Cu+Mg. Этот тип называется дюралюмином. В зависимости от концентрации меди и марганца в сплавах меняются и его общие свойства и характеристики. Данный вид не имеет дополнительной защиты от коррозии, потому для его эксплуатации необходимо дополнительное покрытие для защиты от влаги.
  • Al+Mg+Si. Такой тип называется «авиаль». Добавление к алюминию частей магния и кремния повысило коррозионную стойкость сплава. Для получения своих свойств сплав проходит термообработку при температуре около пятисот градусов по Цельсию и охлаждается в воде с температурой двадцать градусов с естественным старением около суток. Такая обработка позволяет эксплуатировать сплав в условиях повышенной влажности и под напряжением.
  • Al+Mg, Al+Mn. Этот сплав имеет название «магналии». При его производстве не используется термическая обработка. Основными его плюсами является повышенная устойчивость к коррозии и хорошая пригодность к сварочным и паяльным работам.

Состав дюралюминия в процентах можно рассмотреть на примере состава сплава дюралюминий д16:

Al (Алюминий): 91 — 94.7%.

  • Cu (Медь): 3.7−4.9%.
  • Fe (Железо): 0.5%.
  • Si (Кремний): 0.5%.
  • Zn (Цинк): 0.25%.
  • Mg (Магний): 1.1 — 1.8%.
  • Cr (Хром): 0.1%.
  • Mn (Марганец): 0.4% – 0.9%.
  • Ti (Титан): 0.15%.

Могут добавляться маркировки, зависящие от форм выпуска сплава:

  • «Т» — закалка в естественных условиях.
  • «Т1» — после процесса искусственного старения.
  • «А» — после покрытия специальными лаками и анодирования.

Свойства дюралюминия


Не смотря на попытки борьбы с коррозией путём добавления марганца и магния, дюралюминий все же ей подвержен и подвержен достаточно, чтобы на это обратить внимание. Потому, при эксплуатации необходимо защитить его при помощи какого-либо покрытия. Защита должна быть настолько тщательной, насколько это возможно.

Дюраль отличается небольшим весом при большой прочности. Благодаря этому её и используют как основной конструкционный материал в космонавтике и авиации. Используется также в авиастроении, при производстве скоростных поездов и различных других областях машиностроения.

Средняя плотность дюралюминия 2500−2800 килограмм на кубический метр.

Дюралюминиевый сплав, в отличие от алюминия чистого, хорошо подходит к сварочным работам.

Обладает высокой устойчивостью воздействиям среды и низкой уязвимостью к разрушению.

Появление такого лёгкого и прочного материала позволило поднять машиностроение на новый уровень и построить такие технические проекты, которые ранее казались неосуществимыми.

Температура плавления и плотность

Дюраль относится к алюминиевым сплавам группы AlCuMg материал с номерами от 2000 до 2999 по ISO и в основном используется для холодной закалки. Он не очень устойчив к коррозии, только частично анодируется и сваривается. Плотность дюралюминия находится в пределах 2500.0—2800.0 кг/м3, а температура при которой он плавится 655.0 C.

Как правило, характеристики дюралюминия — мягкий, пластичный и пригодный для обработки, когда он находится в нормальном состоянии. Его можно легко свернуть, сложить или подделать. Он также может быть вылит в различных формах и кузницах. Сегодня сплавы AlCuMg — реализуются с общим названием дюралюмины по ГОСТу: Д1, В65, Д16, В17, Д18, Д19, 1201, ВАД1, АК4 1 и другие.

Технологические свойства дюрали

В зависимости от химического состава и применяемого метода изготовления технологические свойства дюрали могут существенно отличаться. ГОСТа именно для этого металла пока нет.

Сразу после появления дюралюминия его назвали самым подходящим материалом для строительства дирижаблей и самолетов.

Среди технологических свойств следует отметить нижеприведенные моменты:

  1. Низкая стоимость, которая обуславливается простой технологией производства. Тот момент, что компоненты не нужно разогревать до экстремально высоких температур определяет существенное удешевление материала. Также на стоимости благоприятно отражается возможность проведения производства в обычной среде.
  2. Небольшой вес. Рассматривая химический состав можно отметить, что большая часть состава представлена алюминием. Этот металл известен своей легкостью.
  3. Высокие показатели температуры плавления позволили использовать сплав дюраль при производстве различных элементов самолетов и другой техники. Температура плавления дюралюминия около 650 градусов Цельсия. При этом обычный алюминий плавится уже при более низких температурах, что приводит к изменению основных технологических качеств и деформации изделий.
  4. Плотность дюралюминия составляет 2,5 грамма на кубический сантиметр (у стали на каждый кубический сантиметр приходится 8 грамм). Именно этот показатель определяет существенно снижение веса изготавливаемых деталей. Данный показатель может варьироваться в относительно небольшом диапазоне, достигать значения 2,8 грамм на кубический сантиметр.
  5. Статическая прочность дюралюминия достаточно высока, что определяет устойчивость к разовой нагрузке. Именно поэтому сплав применяется при изготовлении различных ответственных деталей. Проведенные исследования указывают на то, что разрушить подобный материал довольно сложно.

Однако есть и один недостаток – относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Разрушение сплава блокируют путем нанесения защитного покрытия, что несколько повышает стоимость сплава.

Детали из дюрали

Дюралюминий Д16 получил достаточно широкое распространение. Отличные эксплуатационные качества он демонстрирует при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что уже при температуре 80 градусов Цельсия появляются признаки образования межкристаллической коррозии.

В последнее время в чистом виде дюралюминий практически не применяется. Это связано не только с высокой вероятностью появления коррозии, но и другими недостатками алюминиевого сплава. Для повышения эксплуатационных качеств сегодня выполняют следующее улучшение:

  1. Закалку в естественных условиях. При маркировке указывается буква «Т».
  2. Выполняют процедуру искусственного старения, что также отражается на маркировке «Т1».
  3. Анодирование и покрытие поверхности специальными лаками (в маркировке указывают букву «А»).

Снижение коррозионной стойкости происходит не только по причине повышения температуры, но и механического воздействия. Именно поэтому уделяется внимание дополнительным процедурам увеличения эксплуатационных качеств.

Более высокими эксплуатационными качествами обладает сплав под названием ВД95. Кроме этого, данная разновидность сплава проходит процедуру старения, за счет чего существенно повышается потенциал этой разновидности дюралюминия.




Технология производства и применение дюраля

Дюраль можно легко выковать, отлить и обработать в связи с его низкой температурой плавления. Он отжигается при температуре от 350 до 380 C, с последующим охлаждением воздухом. После этого сплав становится пластичным и может быть легко обработан и сформирован в желаемых формах. Затем сплав подвергают термической обработке при температуре от 490 до 510 C для улучшения его свойств растяжения. После этого дюраль гасится и затвердевает.

Дюраль имеет следующие области применения:

  1. Для изготовления проволоки, прутка и стержней, в местах, где требуется хорошая прочность и обрабатываемость.
  2. В тяжелых поковках, колесах, плитах, авиационной арматуре, резервуаре космического усилителя и в компонентах подвески, то есть в местах, где требуется высокая прочность, в рабочих зонах при повышенных температурах.
  3. Для изготовления конструкций самолетов, колес грузовых автомобилей, изделий винтовых станков, заклепок и других конструкционных изделий.
  4. В качестве листов для панелей кузова.
  5. В поковках, в поршнях авиационного двигателя, рабочих колесах реактивных двигателей и кольцах компрессора.
  6. Для изготовления штамповок и листовой продукции.


Дюраль используется для производства самолетов
Метод, который используется для превращения дюралюминия в слитки:

  1. Сплав подвергается высокому давлению, прежде чем превратится в слитки.
  2. Процесс включает в себя прокатку, прессование и другие обязательные этапы.
  3. Затем он преобразуется в пластины, листы, трубы и провода и гасится в воде в течение примерно четырех дней, этот процесс называется естественным старением.
  4. Иногда он подвергается искусственному старению при температуре около 190 Свтечение нескольких часов.

Температура плавления и плотность

Дюраль относится к алюминиевым сплавам группы AlCuMg материал с номерами от 2000 до 2999 по ISO и в основном используется для холодной закалки. Он не очень устойчив к коррозии, только частично анодируется и сваривается.
Плотность дюралюминия находится в пределах 2500.0—2800.0 кг/м3, а температура при которой он плавится 655.0 C.

Как правило, характеристики дюралюминия — мягкий, пластичный и пригодный для обработки, когда он находится в нормальном состоянии. Его можно легко свернуть, сложить или подделать. Он также может быть вылит в различных формах и кузницах.
Сегодня сплавы AlCuMg — реализуются с общим названием дюралюмины по ГОСТу: Д1, В65, Д16, В17, Д18, Д19, 1201, ВАД1, АК4 1 и другие.

Основные виды сплавов

Существует несколько видов сплавов, отличающихся своими характеристиками.

1. Алюминий + марганец или магний. Такой сплав называют «магналии». Материал отличает высокая стойкость к коррозии, хорошая сварка и пайка. Между тем — материал плохо поддаётся обработке на металлорежущем оборудовании. Кроме того при работе со сплавом магнолии никогда не используют промежуточную закалку.

Читайте также:  Серое олово это металл или нет

Магнолии применяют для бензопроводных систем, радиаторов для автомобилей, ёмкостей различного назначения.

2. Сплав, состоящий из алюминия, магния и кремния, получил название — «авиаль». Сплав обладает такими свойствами как:

  • Высокая стойкость к воздействию коррозии;
  • Высокая прочность сварных и паянных швов.

Для получения данных технологических свойств авиаль проходит термообработку. Ее проводят при температуре, почти в 520 ºC. Последующее резкое охлаждение необходимо выполнить в воде, температура которой составляет 20 ºC.

После проведения такой обработки авиаль можно использовать для работы в условиях повышенной влажности, его широко применяют в самолетостроении. В последние годы, авиаль используют для замены стальных деталей из носимым устройств связи, например сотовых аппаратов и пр.

3. Еще один сплав — дюралюмин. В него, кроме алюминия входят медь и марганец. Пропорции компонентов изменяют, тем самым модифицируя качественные свойства сплава. Но несмотря ни на что, дюралюмин обладает не высокой стойкостью к коррозии. Поэтому на поверхность наносят слой чистого алюминия. Такая операция называется плакированием и с успехом предотвращает воздействие коррозии.

Дюралюмин применяют в транспортном машиностроении, в частности, детали из этого материала установлены в скоростном поезде «САПСАН».

Сферы применения

Из дюралюминия делают листы, прутки, плиты, проволоку. Эти материалы используют для изготовления различных деталей.

Основные области применения:

  1. Авиатехника. Важным направлением является применение дюраля в самолетостроении и постройке других летательных аппаратов — космических ракет, дирижаблей. Из этого состава делают обшивку, детали рулевой тяги, силовые элементы и т.п.
  2. Строительство. В этой отрасли широко используются листы, трубы, уголки и пр.
  3. Автомобилестроение. Из сплава изготавливают кузова, радиаторы и другие детали.
  4. Буровая промышленность. Из дюралюминия делают круги, буры и пр.

Дюралюминий часто используется в быту, например, в виде фольги для выпечки или обертки конфет.

Использование дюралюминия

Это семейство сплавов, по сути, базовый материал, применяемый в строительстве авиационной и космической техники. Это его использования началось в начале ХХ века при сооружении первых дирижаблей.

В наши дни на практике используется больше десяти марок этого сплава. При сооружении авиационной техники чаще используют материал под названием Д16т. В его состав состоит из девяти веществ – никель, титан, в качестве легирующих составляющих применяют медь, кремний и пр. Но при всем. Доля алюминия остаётся неизменной – 93%.

При выборе материала для деталей и узлов технолог должен помнить, что далеко не все дюрали хорошо свариваются или паяются. В таком случае для сборки деталей из него применяют заклепки. Такие операции широко распространения при сборке фюзеляжей и плоскостей при строительстве самолетов, водного транспорта всех типов. Так, небольшая лодка, применяемая для своих целей, может прослужить ее хозяину на 20 лет больше.

С другой стороны, некоторые марки дюралюминия хорошо свариваются при использовании аппаратов аргонной сварки.

Кстати, еще в ХХ веке велись опытные работы по использованию дюралей в автомобильной отрасли. Из него изготавливают кузова автобусов, некоторых марок легковых и спортивных автомобилей. Само собой дюрали применяют и в силовых узлах.

Некоторые марки этого сплава применяют для производства труб, которые устанавливают на судах, авиационной технике, автомобилях.

Свойства дюраля позволили его использовать и в пищевой промышленности, например, из дюралевой фольги производят фантики для конфет и шоколада.

Нельзя забывать и том, что многие домохозяйки применяют кухонную утварь, выполненную из этого материала.

Низкий вес дюраля позволяет его применение при выполнении буровых работ. Все дело в том, дюралюминий в 3 – 4 раза легче стали. Кроме этого трубы из дюралюминия проще переносят вибрацию, которая неизменно возникает при выполнении буровых работ.

Отдельного разговора требует применения дюраля в строительной отрасли. Его применяют для производства облицовочных материалов, различных ограждающих конструкций и пр.

Нормативная база

В нашей стране существует несколько ГОСТ, которые нормируют требования к алюминию и его сплавов. Один из них – это ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки (с Изменениями N 1, 2, 3, с Поправками). Он распространяется на алюминий и сплавы из него, которые предназначены для получения полуфабрикатов различного типа и форм.

В частности, ГОСТ определяет соотношение алюминия и остальных компонентов. В этом же документе указаны требования.

Кстати, в этом же документе можно найти и наименование иностранных аналогов, например,

Д16 можно заменить на AlCu4Mg1, а Д16ч на сплав 2124.

В документах, которые предоставляет производитель, в обязательном порядке должны быть указаны не только марка готовой продукции но и ее химический состав.

Химический состав по ГОСТ 4784–77 и ОСТ 190048–77

Сплавы данной группы содержат от 2 до 5 % Cu, 0,15–2,7 % Mg, 0–1,0 % Mn, до 0,7 % Fe, до 0,7 % Si и небольшие количества цинка и титана в виде примесей. В сплавы с повышенным содержанием магния (Д19, ВАД-1, Д19П) вводят небольшие количества бериллия для понижения окисления в процессе плавки, литья и термической обработки.

Химический состав (%) конструкционных сплавов типа дуралюмин (дюралюминий)

Сплав Основные компоненты Примеси (не более)
Си Mg Мп Fe Si Ni Zn Ti Прочие
Каждая Сумма
Конструкционные сплавы
* В сплавах Д19, Д19ч, Д19П, ВАД-1 содержится 0,0002—0,005% Be.
Д1 3,8–4,8 0,4–0,8 0,4–0,8 0,7 0,7 0,1 0,3 0,1 0,05 0,1
Д1ч 3,8–4,8 0,4–0,8 0,4–0,8 0,4 0,5 0,1 0,3 0,1 0,05 0,1
Д16 3,8–4,9 1,2–1,8 0,3–0,9 0,5 0,5 0,1 0,3 0.1 0,05 0,1
Д16ч 3,8–4,9 1,2–1,8 0,3–0,9 0,3 0,2 0,05 0,1 0,1 0,05 0,1
1163 3,8–4,5 1,2–1,6 0,4–0,8 0,15 0,1 0,05 0,1 0,01–0,07 0,05 0,1
Д19* 3,8–4,3 1,7–2,3 0,5–1,0 0,5 0,5 0,1 0,1 0,05 0,1
Д19ч* 3,8–4,3 1,7–2,3 0,4–0,9 0,3 0,3 0,1 0,1 0,05 0,1
ВАД-1* 3,8–4,5 2,3–2,7 0,35–0,8 0,3 0,2 0,1 0,05 0,1
ВД17 2,6–3,2 2,0–2,4 0,45–0,7 0,3 0,3 0,1 0,1 0,05 0,1
Заклепочные сплавы
Д19П* 3,2–3,7 2,1–2,6 0,5–0,8 0,3 0,3 0,1 0,1 0,05 0,1
Д18 2,2–3,0 0,2–0,5 0,2 0,5 0,5 0,1 0,1 0,05 0,1
В65 3,9–4,5 0,15–0,3 0,3–0,5 0,2 0,25 0,1 0,1 0,1 0,05 0,1

Зависимость свойств дюралюминия от степени рекристаллизации

Механические свойства горячедеформированных полуфабрикатов из сплавов типа дуралюмин сильно зависят от степени рекристаллизации в процессе нагрева при деформации и термической обработке. Разница в прочности закаленного и состаренного рекристаллизованного и нерекристаллизованного материалов достигает 200 МПа.

Полуфабрикаты с нерекристаллизованной структурой по сравнению с рекристализованной при повышенных прочностных свойствах в долевом направлении имеют преимущество по вязкости разрушения, выносливости при одинаковом по абсолютной величине уровне напряжения, сопротивлению коррозии под напряжением, но обладают более низким относительным удлинением в долевом направлении; выигрыш по прочностным свойствам уменьшается на образце с отверстием.

Листовой материал, изготовленный методом горячей и последующей холодной прокатки, а также проволока и трубы, изготовленные холодной прокаткой и волочением, в закаленном состоянии имеют полностью рекристаллизованную структуру. Профили и прутки, полученные горячим прессованием, после термической обработки могут иметь структуру от полностью нерекристаллизованной до полностью рекристаллизованной. Возможно получение преимущественно нерекристаллизованной структуры и в плитах. Сохранению нерекристаллизованной структуры способствует повышение температуры и уменьшение степени горячей деформации изделий, понижение температуры и времени выдержки при нагреве под закалку, увеличение содержания элементов (Мn, Cr, Zr и др.), повышающих температуру рекристаллизации.

Дюраль: состав сплава

С течением времени состав сплава дюрали совершенствовался, появилось множество новых видов, их различия как в составе примесей, так и способе последующей обработки.


  • Al+Cu+Mg. Этот тип называется дюралюмином. В зависимости от концентрации меди и марганца в сплавах меняются и его общие свойства и характеристики. Данный вид не имеет дополнительной защиты от коррозии, потому для его эксплуатации необходимо дополнительное покрытие для защиты от влаги.
  • Al+Mg+Si. Такой тип называется «авиаль». Добавление к алюминию частей магния и кремния повысило коррозионную стойкость сплава. Для получения своих свойств сплав проходит термообработку при температуре около пятисот градусов по Цельсию и охлаждается в воде с температурой двадцать градусов с естественным старением около суток. Такая обработка позволяет эксплуатировать сплав в условиях повышенной влажности и под напряжением.
  • Al+Mg, Al+Mn. Этот сплав имеет название «магналии». При его производстве не используется термическая обработка. Основными его плюсами является повышенная устойчивость к коррозии и хорошая пригодность к сварочным и паяльным работам.

Состав дюралюминия в процентах можно рассмотреть на примере состава сплава дюралюминий д16:


  • Al (Алюминий): 91 — 94.7%.
  • Cu (Медь): 3.7−4.9%.
  • Fe (Железо): 0.5%.
  • Si (Кремний): 0.5%.
  • Zn (Цинк): 0.25%.
  • Mg (Магний): 1.1 — 1.8%.
  • Cr (Хром): 0.1%.
  • Mn (Марганец): 0.4% – 0.9%.
  • Ti (Титан): 0.15%.

Могут добавляться маркировки, зависящие от форм выпуска сплава:

  • «Т» — закалка в естественных условиях.
  • «Т1» — после процесса искусственного старения.
  • «А» — после покрытия специальными лаками и анодирования.

Источник